DE3740142A1 - Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung - Google Patents

Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung

Info

Publication number
DE3740142A1
DE3740142A1 DE19873740142 DE3740142A DE3740142A1 DE 3740142 A1 DE3740142 A1 DE 3740142A1 DE 19873740142 DE19873740142 DE 19873740142 DE 3740142 A DE3740142 A DE 3740142A DE 3740142 A1 DE3740142 A1 DE 3740142A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
elevation angle
function
elevation
phase
phase difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19873740142
Other languages
English (en)
Other versions
DE3740142C2 (de
Inventor
Klaus Von Dr Ing Pieverling
Gerhard Dipl Ing Ritter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19873740142 priority Critical patent/DE3740142A1/de
Publication of DE3740142A1 publication Critical patent/DE3740142A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3740142C2 publication Critical patent/DE3740142C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/426Scanning radar, e.g. 3D radar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rundsuchradarverfahren, bei dem außer dem Azimutwinkel und der radialen Entfernung auch noch der Elevationswinkel eines Zieles, und zwar unter Anwendung des interferometrischen Prinzips mittels Phasenvergleichs festgestellt wird.
Übliche Rundsuchradargeräte liefern von einem Ziel als Meßwerte lediglich den Azimutwinkel und die radiale Entfernung. Die Forderung, auch eine Höheninformation hinsichtlich des jeweiligen Zieles zu erhalten, gewinnt aber mehr und mehr an Bedeutung.
Zur Erzielung einer zusätzlichen Höheninformation sind 3D-Radarverfahren mit zweifach bündelnden Antennen bekannt, z. B. den sogenannten Stacked-Beam-Antennensystemen. In diesem Zusammenhang wird auf das "Radar-Handbook" von M. I. Skolnik, MacGraw- Hill Book Company, 1970, Seiten 22-1 bis 22-5 hingewiesen. Bei derartigen 3D-Radarverfahren wird der gesamte interessierende Elevationsbereich von mehreren stark gebündelten Antennendiagrammen abgedeckt. Dies bedingt zunächst neben der horizontalen Antennenausdehnung zur Bündelung im Azimut auch eine entsprechende Antennenausdehnung in der Vertikalen zur Erzielung der Elevationsbündelung. Darüber hinaus wird für jede Antennenkeule auch eine eigene Auswertung erforderlich, um den gesamten Elevationsbereich abzudecken. Neben einem hohen Flächenbedarf und einem großen mechanischen Aufwand für das Antennensystem hat ein solches mehrkeuliges 3D-Radarverfahren somit auch den Nachteil langer Datenerneuerungsraten wegen der hohen Zahl der abzutastenden Raumelemente.
Zur Höhenfindung läßt sich grundsätzlich auch das sogenannte Interferometerverfahren anwenden, bei dem die Empfangssignale zweier in der Höhe versetzt zueinander angeordneter Antennen Laufzeitunterschiede aufweisen, die in den beiden Empfangskanälen zu elektrischen Phasendifferenzen führen, aus denen dann der Elevationswinkel des Zieles bestimmt werden kann. Sind die beiden Empfangskanalsignale gleichphasig, so ist das Antennensystem auf das Ziel ausgerichtet. Im Zusammenhang mit einem derartigen Phasenvergleich wird auf die Seiten 22-16 bis 22-18 des bereits erwähnten Buches von M. I. Skolnik hingewiesen. Aufgrund der Tatsache, daß die elektrische Phasenwinkeldifferenz nur bis 360° eindeutig meßbar ist, wird diese Art der Elevationswinkelmessung entweder ungenau und eindeutig, nämlich dann, wenn die Abstände der Empfangsantennen verhältnismäßig klein sind, oder genau und mehrdeutig, nämlich dann, wenn die Antennenabstände ziemlich groß sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rundsuchradarverfahren mit Höhenfindung zu schaffen, bei dem zum einen die Nachteile der 3D-Radarverfahren mit zweifach bündelnden Antennensystemen vermieden sind, sich zum anderen aber bei einer hohen Meßgenauigkeit eine eindeutige Elevationswinkelmessung eines erfaßten Zieles durchführen läßt.
Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Rundsuchradarverfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Elevationswinkelfindung drei von einem Sendefächerstrahl räumlich überdeckte Fächerstrahlen mit jeweils scharfer Azimutbündelung und schwächerer Elevationsbündelung mittels dreier übereinander angeordneter Empfangseinzelantennen gleichzeitig erzeugt werden, daß eine erste Empfangssignal- Phasendifferenz zwischen der oberen und der unteren Empfangseinzelantenne und eine zweite Empfangssignal-Phasendifferenz zwischen der oberen oder unteren und der mittleren Empfangseinzelantennen ermittelt werden, und daß die Abstände zwischen den Empfangseinzelantennen und damit auch die aufgrund der regelmäßigen Wiederholungen nach 2 π periodischen und sägezahnförmigen Funktionen jeweils zwischen der ersten bzw. der zweiten Phasendifferenz einerseits und dem Elevationswinkel andererseits so gewählt sind, daß sich über den zu erfassenden Elevationswinkelbereich aufgrund der beiden Phasendifferenzmeßwerte eines empfangenen Zielechos jeweils eine eindeutige Elevationswinkelzuordnung bezüglich dieses Zieles ergibt. Möglich ist somit die Kombination aus einer eindeutigen Grobmessung des Zielelevationswinkels aufgrund des im zu erfassenden Elevationswinkelbereich nur einmal vorhandenen Phasendifferenzwertes bei kleinem Antennenabstand und einer mehrdeutigen Feinmessung des Zielelevationswinkels aufgrund eines im zu erfassenden Elevationswinkelbereich mehrmals vorhandenen Phasendifferenzwertes bei größerem Abstand der Empfangseinzelantennen.
In diesem Zusammenhang wird auf das bereits angesprochene Buch von M.I. Skolnik, Seiten 32-13 bis 32-17, insbesondere Seiten 32-16 und 32-17, hingewiesen, aus dem ein CW-Satelliten- Ortungssystem bekannt ist, bei dem (Fig. 13) ebenfalls das Interferometerprinzip angewandt wird. Hierbei liegen auf der Empfangsseite mehrere Antennen mit unterschiedlichen Abständen zueinander nebeneinander, und es erfolgt durch Phasenvergleich der über die Antennen empfangenen Signale eine unterschiedlich feine Winkelmessung der Satellitenposition. Die Mehrdeutigkeiten werden hierbei mittels aufeinanderfolgender, jeweils gröber werdender Messungen beseitigt. Es handelt sich hierbei allerdings nicht um ein Rundsuchradarverfahren, bei dem außer dem Azimutwinkel und der radialen Entfernung auch noch der Elevationswinkel bestimmt werden soll.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Funktion zwischen der zweiten Phasendifferenz und dem Elevationswinkel über den eindeutig zu erfassenden Elevationswinkelbereich genau a periodische Sägezähne auf, wobei a ganzzahlig ist und mindestens 2 beträgt. Die Funktion zwischen der ersten Phasendifferenz und dem Elevationswinkel über den gleichen Elevationswinkelbereich beträgt hierbei genau b periodische Sägezähne, wobei b ganzzahlig und ein nicht ganzzahliges Vielfaches von a mit dem Multiplikationsfaktor n ist. Es werden also hierbei zwei mehrdeutige Messungen vorgenommen, die aus rein mechanisch- konstruktiven Gründen zweckmäßig sind, weil sich bei einer kleinen Gesamtausdehnung der Antennenanordnung dann alle Einzelantennen ohne weiteres in einer linearen, die Speisung erleichternden Reihe anordnen lassen. Eine eindeutige Grobmessung erfordert nämlich bei einem größeren Elevationswinkelerfassungsbereich einen sehr kleinen Abstand zwischen zwei Empfangseinzelantennen, was eine Anordnung aller Einzelantennen in einer Reihe, d. h. zum Beispiel ohne seitlichen Versatz oder ohne besondere Strahlermodifikation, oft unmöglich macht.
Zur Erzielung eines Eindeutigkeitskriteriums wird die die a Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich aufweisende Funktion durch Multiplikation mit dem Faktor n auf die gleiche Steilheit wie die die b Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich aufweisende Funktion gebracht. Von der sich durch die Multiplikation ergebenden Funktion wird dann die Funktion mit den b Sägezähnen subtrahiert, so daß sich in allen b Elevationswinkelbereichen jeweils ein diskreter, eindeutiger und konstanter Phasenwert ergibt. Diese unterschiedlichen, diskreten Phasenwerte werden dann nämlich als kennzeichnende Größen für jeweils einen der Elevationswinkelbereiche herangezogen. In vorteilhafter Weise werden die Werte a und b dabei so gewählt, daß sich den b Elevationswinkelbereichen zugeordnete, diskrete Phasenwerte ergeben, die zueinander einen Verwechslungen ausschließenden Sicherheitsabstand aufweisen.
Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden im folgenden anhand von sechs Figuren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer Interferometer- Anordnung zur Höhenfindung,
Fig. 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Zielelevationswinkels von einem mit der Anordnung nach Fig. 1 gemessenen Phasenunterschied, wobei der Abstand zwischen den Empfangseinzelantennen kleiner als die Wellenlänge ist,
Fig. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Zielelevationswinkels von einem mit der Anordnung nach Fig. 1 gemessenen Phasenunterschied, wobei der Abstand zwischen den Empfangseinzelantennen ein Mehrfaches einer Wellenlänge ist,
Fig. 4 in einer Schnittdarstellung eine Interferometer- Antennenanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 5 zwei Funktionen jeweils zwischen den Phasendifferenzwerten und dem Zielelevationswinkel, gültig für die Antennenanordnung nach Fig. 4,
Fig. 6 untereinander mehrere Funktionen zwischen Phasendifferenzwerten und dem Elevationswinkel, ebenfalls gültig für die Interferometer-Antennenanordnung nach Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Antennenanordnung, anhand deren im folgenden das Interferometerverfahren zur Höhenfindung dem Prinzip nach erläutert wird. Die Anordnung besteht aus zwei gleichen, vertikal übereinander angeordneten Empfangseinzelantennen 1 und 2 mit gleichen Elevationsdiagrammen, die den gesamten zu erfassenden Elevationsbereich abdecken. Abhängig von den Elevationswinkel e, unter dem das Radarechosignal A auf die beiden Antennen 1 und 2 trifft, entsteht ein geringer Laufzeitunterschied. Dieser wird umgesetzt in einen entsprechenden Phasenunterschied Δϕ, zwischen den beiden Antennenspannungen U 1 und U 2, welche durch das empfangene Echosignal A erzeugt werden. Hierbei gelten folgende drei Gleichungen, wobei λ die Wellenlänge, d der Abstand zwischen den beiden Antennen 1 und 2 und Δ1 der Gangunterschied zwischen den beiden an den Antennen 1 und 2 ankommenden Wellenzügen ist.
U 1 = A (1)
U 2 = A · e-j Δϕ (2)
Δϕ = 2 π · Δ1 = 2 π · · sin ε (3)
Durch die Auswertung dieses Phasenunterschiedes Δϕ kann man den Elevationswinkel ε bestimmen, aus dem ein Radarechosignal A empfangen wurde. Dazu dient die nachfolgende Gleichung:
Eine notwendige, aber bei zwei Antennen 1 und 2 noch nicht hinreichende Bedingung für die Zulässigkeit dieser Auswertung ist die folgende Gleichung:
| U 1 | = | U 2 | (5)
Unter den Annahmen der Fig. 1 ist dies immer gegeben.
Je größer man den Abstand d der beiden Antennen 1 und 2 wählt, um so genauer wird die Bestimmung des Elevationswinkels eines Ziels bei gegebener Phasenmeßgenauigkeit. Grenzen sind der Erhöhung des Abstandes d durch die Mehrdeutigkeit der Phasenmessung mit 360° gegeben. Der maximale Abstand d für eine eindeutige Elevationsbestimmung ist durch die Elevationsbündelung der verwendeten Antennen 1 und 2 bestimmt. Für einen Elevationswinkelbereich von 90° ist diese Grenze bei einem Abstand d der beiden Antennen 1 und 2 von einer Wellenlänge erreicht. Um einen gewissen Sicherheitsabstand für Meßfehler zu erhalten und da bei erhöhten Standorten auch negative Elevationswinkel ε vorkommen können, liegt die praktische Grenze für eine eindeutige Elevationswinkelbestimmung noch darunter, nämlich etwa bei 0,75 Wellenlängen.
Für einen derartigen Abstand ist in Fig. 2 die Zuordnung des Elevationswinkels ε zum gemessenen Phasenunterschied Δϕ dargestellt. Die Meßgenauigkeit ist für den gesamten Elevationswinkelbereich annähernd gleich, abgesehen von dem Bereich zwischen 60°- und 90°-Elevation, für den eine verminderte Meßgenauigkeit gilt. Diese Verhältnisse bleiben auch bei anderen Interferometer-Abständen erhalten.
Erhöht man den vertikalen Abstand d der beiden Antennen 1 und 2 über diesen Grenzabstand hinaus, so ergibt die Bestimmung des Zielelevationswinkels mehrere mögliche Winkel. In Fig. 3 sind die Verhältnisse bei einem Abstand d von drei Wellenlängen λ dargestellt. Die Struktur dieser Mehrdeutigkeiten ist derartig, daß die möglichen Höhen eines Zieles äquidistant sind. Für ein in 60 km Entfernung aufgefaßtes Ziel in niedriger Höhe und bei einem Interferometer-Abstand d von drei Wellenlängen ergeben sich drei falsche mögliche Standorte, erstens in einer Höhe von 20 km und einer Entfernung von ca. 57 km, zweitens in einer Höhe von 40 km und in einer Entfernung von 40 km und drittens in einer Höhe von 60 km direkt über dem Radargerät. Für die falschen Standorte ergeben sich darüber hinaus charakteristische, lineare Veränderungen der Höhe mit der Entfernung bei konstanter Flughöhe.
Fig. 4 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Interferometer- Antennenanordnung zur Durchführung des Rundsuchradarverfahrens mit Höhenfindung nach der Erfindung. Die Antennenanordnung weist eine Sendeantenne 4 auf, über die ein Radarsendesignal in einem Fächerstrahl in den zu überwachenden Raum abgegeben wird. Über der Sendeantenne 4 sind zwei Empfangseinzelantennen 1 und 3 angeordnet, wogegen unter der Sendeantenne 4 nur eine einzige Empfangseinzelantenne 2 liegt. Sämtliche Antennen 1 bis 4 sind als Hornstrahlerantennen ausgebildet. Die drei Empfangseinzelantennen 1, 2 und 3 sind ebenfalls Fächerstrahlantennen mit jeweils scharfer Azimutbündelung und schwächerer Elevationsbündelung. Der Sendefächerstrahl überdeckt dabei räumlich die Fächerstrahlen der drei Empfangseinzelantennen 1, 2 und 3. Die Fächerstrahlen der Empfangseinzelantennen 1, 2 und 3 werden gleichzeitig erzeugt. Der Abstand d₁₂ zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 2 beträgt das 3,5fache des Abstandes d₁₃ zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 3. Die Abstände zwischen der Sendeantenne 4 und den Empfangseinzelantennen 1 bis 3 gehen in die Messung nicht ein. Insgesamt läßt sich feststellen, daß durch das Verfahren nach der Erfindung eine hinsichtlich des Aufbaus sehr kompakte Antennenanordnung realisierbar ist.
Fig. 5 zeigt untereinander Darstellungen der Funktion von mit der Antenne nach Fig. 4 gemessenen Phasendifferenzen d₂₁ bzw. ϕ₃₁ und dem Elevationswinkel ε. Die obere Darstellung zeigt Phasendifferenzen ϕ₂₁ zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 2, die untere Darstellung dagegen Phasendifferenzen ϕ₃₁ der von den Antennen 1 und 3 gleichzeitig empfangenen Signale. Der Elevationswinkelbereich, in dem der Elevationswinkel ε aufgrund der Phasendifferenzmessungen der Phasendifferenzen ϕ₂₁ und ϕ₃₁ eindeutig ermittelt werden soll, ist in Fig. 5 mit E bezeichnet. Über den zu erfassenden Elevationswinkelbereich E ergeben sich somit sieben sägezahnförmige, jeweils von 0 bis 360° reichende Perioden von Phasendifferenzen ϕ₂₁. Zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 3 ergeben sich über den Bereich E lediglich zwei sägezahnförmige, jeweils von 0 bis 360° reichende Perioden von Phasendifferenzen ϕ₃₁. Bei der Phasendifferenzfunktion ϕ₂₁ bestehen somit b = 7 Mehrdeutigkeiten, wogegen bei der Phasendifferenzfunktion ϕ₃₁ nur a = 2 Mehrdeutigkeiten über den Bereich E vorliegen. Die unten in Fig. 5 dargestellte Funktion zwischen der Phasendifferenz ϕ₃₁ und dem Elevationswinkel ε über den eindeutig zu erfassenden Elevationswinkelbereich E weist somit genau a periodische Sägezähne auf, wobei a ganzzahlig ist und mindestens 2 beträgt. Im dargestellten Beispiel hat a den Wert 2. Die oben in Fig. 5 dargestellte Funktion zwischen der Phasendifferenz d₂₁ und dem Elevationswinkel ε über den gleichen Elevationswinkelbereich E weist genau b periodische Sägezähne auf, wobei b ganzzahlig ist und ein nicht ganzzahliges Vielfaches von a mit dem Multiplikationsfaktor n ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat b den Wert 7 und der Multiplikationsfaktor n den Wert 3,5.
Fig. 6 zeigt untereinander vier verschiedene Funktionsdarstellungen, wobei jeweils an der Ordinate Phasenwerte und an der Abszisse die Elevationswinkel ε aufgetragen sind. Diese Darstellungen in Fig. 6 dienen zur Erläuterung, wie beim Verfahren nach der Erfindung ein Eindeutigkeitskriterium für den korrekten Elevationswinkel ε des jeweils erfaßten Zieles erzielt werden kann. Der eindeutig zu erfassende Elevationswinkelbereich E entspricht demjenigen nach Fig. 5. Es wird auch hier die Antennenanordnung zugrunde gelegt, die in Fig. 4 dargestellt ist. Die oberen beiden Funktionsabläufe in Fig. 6 entsprechen denjenigen in Fig. 5 voll und ganz, so daß an dieser Stelle keine Erläuterung mehr erfolgen muß. Der dritte Funktionsablauf von oben ergibt sich durch Multiplikation der die a = 2 Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich E aufweisenden Funktion (zweiter Funktionsablauf von oben in Fig. 6) durch Multiplikation mit dem Faktor n = 3,5. Dadurch wird die Funktion der Phasendifferenz ϕ₃₁ in Abhängigkeit vom Elevationswinkel auf die gleiche Steilheit gebracht wie die die b = 7 Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationswinkelbereich E aufweisende Funktion (ganz oben in Fig. 6 dargestellter Funktionsablauf der Phasendifferenz ϕ₂₁). Von der sich durch die Multiplikation ergebenden Funktion, die in Fig. 6 als dritte von oben dargestellt ist, wird die ganz oben in Fig. 6 dargestellte Funktion mit den b = 7 Sägezähnen subtrahiert. Für alle b = 7 Elevationswinkelbereiche E 1 bis E 7 ergibt sich somit - wie Fig. 6 ganz unten zeigt - jeweils ein diskreter, eindeutiger und konstanter Phasenwert. Diese Phasenwerte sind mit ϕ d1 bis ϕ d7 bezeichnet. Diese unterschiedlichen, diskreten Phasenwerte ϕ d1 bis ϕ d7 werden als kennzeichnende Größe für jeweils einen der b = 7 Elevationswinkelbereiche E 1 bis E 7 herangezogen. Für den Elevationswinkelbereich E 4 sind ein positiver Phasenwert ϕ d41 und ein negativer Phasenwert ϕ d42 kennzeichnend.
Die Werte a und b, im ausgeführten Beispiel sind das die Werte 2 und 7, sind so gewählt, daß sich den b Elevationswinkelbereichen, im Beispiel sind das die sieben Elevationswinkelbereiche E 1 bis E 7, zugeordnete diskrete Phasenwerte ergeben, die zueinander einen Verwechslungen ausschließenden Sicherheitsabstand S aufweisen. Im Beispiel beträgt der Sicherheitsabstand S etwa f/2.
Das geschilderte vorteilhafte Auswerteverfahren mit zwei mehrdeutigen Phasendifferenzmessungen gestattet somit erst die Verwendung der in Fig. 1 gezeigten, kompakten und mechanisch-konstruktiv einfach aufgebauten Antennenanordnung, bei der alle Einzelantennen leicht speisbar in einer senkrechten Reihe liegen. Dabei wird trotz allem eine eindeutige Bestimmung des Zielelevationswinkels erreicht, und zwar mit jener hohen Genauigkeit, die der Phasendifferenzmessung zwischen den Empfangssignalen der am weitesten auseinanderliegenden Empfangseinzelantennen entspricht.
Bezugszeichenliste
A = Radarechosignal
ε = Elevationswinkel
1, 2, 3 = Empfangseinzelantenne
4 = Sendeantenne
Δϕ = Phasenunterschied
U 1 = Antennenspannung
U 2 = Antennenspannung
Δ 1 = Gangunterschied
λ = Wellenlänge
d₁₂ = Abstand
d₁₃ = Abstand
d = Abstand
ϕ₂₁, ϕ₃₁ = Phasendifferenzen
E = eindeutiger Elevationswinkelbereich
a, b = Zahl der Mehrdeutigkeiten
n = Multiplikationsfaktor
E 1 bis E 7 = Elevationswinkelbereiche
ϕ d1 bis ϕ d7 = diskrete Phasenwerte
S = Sicherheitsabstand

Claims (4)

1. Rundsuchradarverfahren, bei dem außer dem Azimutwinkel und der radialen Entfernung auch noch der Elevationswinkel eines Zieles, und zwar unter Anwendung des interferometrischen Prinzips mittels Phasenvergleichs festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Elevationswinkelfindung drei von einem Sendefächerstrahl räumlich überdeckte Fächerstrahlen mit jeweils scharfer Azimutbündelung und schwächerer Elevationsbündelung mittels dreier übereinander angeordneter Empfangseinzelantennen gleichzeitig erzeugt werden, daß eine erste Empfangssignal-Phasendifferenz (ϕ₂₁) zwischen der oberen und der unteren Empfangseinzelantenne und eine zweite Empfangssignal-Phasendifferenz (ϕ₃₁) zwischen der oberen oder unteren und der mittleren Empfangseinzelantenne ermittelt werden, und daß die Abstände zwischen den Empfangseinzelantennen und damit auch die aufgrund der regelmäßigen Wiederholungen nach 2 π periodischen und sägezahnförmigen Funktionen jeweils zwischen der ersten bzw. der zweiten Phasendifferenz (ϕ₂₁ bzw. ϕ₃₁) einerseits und dem Elevationswinkel (ε) andererseits so gewählt sind, daß sich über den zu erfassenden Elevationswinkelbereich (E) aufgrund der beiden Phasendifferenzmeßwerte eines empfangenen Zielechos jeweils eine eindeutige Elevationswinkelzuordnung bezüglich dieses Zieles ergibt.
2. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion zwischen der zweiten Phasendifferenz (ϕ₃₁) und dem Elevationswinkel (ε) über den eindeutig zu erfassenden Elevationswinkelbereich (E) genau a periodische Sägezähne aufweist, wobei a ganzzahlig ist und mindestens 2 beträgt, und daß die Funktion zwischen der ersten Phasendifferenz (ϕ₂₁) und dem Elevationswinkel (ε) über den gleichen Elevationswinkelbereich (E) genau b periodische Sägezähne aufweist, wobei b ganzzahlig und ein nicht ganzzahliges Vielfaches von a mit dem Multiplikationsfaktor n ist.
3. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Eindeutigkeitskriteriums die die a Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich (E) aufweisende Funktion (ϕ₃₁ = f (ε)) durch Multiplikation mit dem Faktor n auf die gleiche Steilheit wie die die b Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich (E) aufweisende Funktion (ϕ₂₁ = f (ε)) gebracht wird, daß von der sich durch die Multiplikation ergebenden Funktion die Funktion mit den b Sägezähnen substrahiert wird, so daß sich für alle b Elevationswinkelbereiche (E 1 bis E 8) jeweils ein diskreter, eindeutiger und konstanter Phasenwert (ϕ d1 bis ϕ d7) ergibt, und daß diese unterschiedlichen, diskreten Phasenwerte als kennzeichnende Größen für jeweils einen der b Elevationswinkelbereiche herangezogen werden.
4. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte a und b so gewählt sind, daß sich den b Elevationswinkelbereichen (E 1 bis E 7) zugeordnete, diskrete Phasenwerte (ϕ d1 bis ϕ d7) ergeben, die zueinander einen Verwechslungen ausschließenden Sicherheitsabstand (S) aufweisen.
DE19873740142 1987-11-26 1987-11-26 Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung Granted DE3740142A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873740142 DE3740142A1 (de) 1987-11-26 1987-11-26 Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873740142 DE3740142A1 (de) 1987-11-26 1987-11-26 Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3740142A1 true DE3740142A1 (de) 1989-06-08
DE3740142C2 DE3740142C2 (de) 1992-02-06

Family

ID=6341362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873740142 Granted DE3740142A1 (de) 1987-11-26 1987-11-26 Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3740142A1 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0699923A1 (de) * 1994-08-08 1996-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Radargerät
WO1997020229A1 (de) * 1995-11-24 1997-06-05 Robert Bosch Gmbh Radarsystem, insbesondere kraftfahrzeug-radarsystem
WO2006028877A2 (en) * 2004-09-01 2006-03-16 The Boeing Company Radar system and method for determining the height of an object
US7626536B1 (en) * 2004-04-28 2009-12-01 Mark Resources, Inc. Non-scanning radar for detecting and tracking targets
EP2172788A1 (de) * 2008-10-03 2010-04-07 Honeywell International Inc. Radarsystem zur Hindernisvermeidung
US7898462B2 (en) 2008-10-03 2011-03-01 Honeywell International Inc. Multi-sector radar sensor
US8416123B1 (en) 2010-01-06 2013-04-09 Mark Resources, Inc. Radar system for continuous tracking of multiple objects
US8477063B2 (en) 2008-10-03 2013-07-02 Honeywell International Inc. System and method for obstacle detection and warning
US20220043107A1 (en) * 2019-04-22 2022-02-10 Bitsensing Inc. Radar and antenna apparatus built in radar

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.I. Introduction to Radar Systems. New York: McGraw-Hill Book Company, 1980, S. 545/546 *
S. 32-13 bis 32-17 *
SKOLNIK *
SKOLNIK, M.I.: Radar-Handbook New York: McGraw- Hill Book Company, 1970, S. 22-1 bis 22-5, S. 22-16 bis S. 22-19 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0699923A1 (de) * 1994-08-08 1996-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Radargerät
WO1997020229A1 (de) * 1995-11-24 1997-06-05 Robert Bosch Gmbh Radarsystem, insbesondere kraftfahrzeug-radarsystem
US7626536B1 (en) * 2004-04-28 2009-12-01 Mark Resources, Inc. Non-scanning radar for detecting and tracking targets
WO2006028877A2 (en) * 2004-09-01 2006-03-16 The Boeing Company Radar system and method for determining the height of an object
WO2006028877A3 (en) * 2004-09-01 2006-04-27 Boeing Co Radar system and method for determining the height of an object
US7167126B2 (en) * 2004-09-01 2007-01-23 The Boeing Company Radar system and method for determining the height of an object
EP2172788A1 (de) * 2008-10-03 2010-04-07 Honeywell International Inc. Radarsystem zur Hindernisvermeidung
US7868817B2 (en) 2008-10-03 2011-01-11 Honeywell International Inc. Radar system for obstacle avoidance
US7898462B2 (en) 2008-10-03 2011-03-01 Honeywell International Inc. Multi-sector radar sensor
US8477063B2 (en) 2008-10-03 2013-07-02 Honeywell International Inc. System and method for obstacle detection and warning
US8416123B1 (en) 2010-01-06 2013-04-09 Mark Resources, Inc. Radar system for continuous tracking of multiple objects
US20220043107A1 (en) * 2019-04-22 2022-02-10 Bitsensing Inc. Radar and antenna apparatus built in radar

Also Published As

Publication number Publication date
DE3740142C2 (de) 1992-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1628140B1 (de) Interferometrische Monopuls-Empfangsantenne mit verbesserter Nebenkeulenunterdrückung
EP2018577B1 (de) Hochauflösendes synthetik-apertur-seitensicht-radarsystem mittels digital beamforming
DE102005062031B4 (de) Hochauflösende Synthetik-Apertur-Radarvorrichtung
DE809568C (de) Einrichtung zum Abtasten eines vorbestimmten Raumes mit einem Zeichenstrahl
DE102016224900A1 (de) MIMO-Radarsensor für Kraftfahrzeuge
EP3803454B1 (de) Synthetik-apertur-radarverfahren und synthetik-apertur-radarvorrichtung
EP1637902A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur interferometrischen Radarmessung
EP1315979B1 (de) Verfahren zur bestimmung eines drehwinkels oder abstandes durch auswertung von phasenmesswerten
DE2143140A1 (de) Einrichtung zur bestimmung der wahren winkellage eines zielobjektes relativ zu einem bezugsort
DE3740142C2 (de)
DE2941525C2 (de)
DE19748604B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Seiten- und/oder eines Höhenwinkels bei einem mehrstrahligen Radarsystem sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP3740782A1 (de) Fmcw-radarsensor
DE3808983A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung einer mehrzahl von akustischen energiespektren
DE19844239C1 (de) Verfahren zur genauen Winkelbestimmung von Zielen mittels eines Mehrfachantennen-Radarsystems
DE3207382C2 (de) Abtastender Laserentfernungsmesser
DE3637655C2 (de)
EP2722686A1 (de) Interferometrisches SAR-System
DE2929254C2 (de) Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellen-Signalquelle
DE2103580B1 (de) Verfahren zur Richtungsbestimmung
DE102018206670B3 (de) Synthetik-Apertur-Radarverfahren zur Fernerkundung der Erdoberfläche und Synthetik-Apertur-Radarvorrichtung
DE1948162C3 (de)
DE2230630C (de) Funknavigationssystem zur Elevationsmessung nach dem Phasendifferenzverfahren
DE1923351C (de) Verfahren zur Bestimmung der Einfalls richtung elektromagnetischer Schwingungen aufgrund des Phasenunterschiedes zweier raumlich getrennter Antennen mit Anordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens
DE2543313C3 (de) Flugzeug-Dopplernavigations-Radarantenne

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee